阻燃型含磷环氧树脂体系的研究进展

环氧树脂体系是一类重要的热固性树脂，它具有高的拉伸强度和模量，低的固化收缩率，良好的耐潮气性能，耐化学腐蚀性、电绝缘性，对许多种基材都有高的粘接力，以及易加工成型，较好的应力传递和成本低廉等优点，广泛应用于电子工业，如印刷线路板、半导体封装、复合材料等方面，但是，环氧树脂作为一种有机高分子材料，有一个最显著的缺点就是阻燃性能不好。

通常是将卤素引入环氧树脂体系中，使其达到预期的阻燃效果，但是用卤素作为阻燃剂，尤其是某些溴苯醚系阻燃剂，使用时水解产生ＨＢｒ，腐蚀电路，在燃烧过程中会产生二恶英、苯并呋喃等刺激性、腐蚀性的有毒气体，危害人们的健康，造成环境污染，因此，无卤阻燃剂便成为今后发展的方向。

磷系化合物是阻燃材料中十分重要的一类，加入少量的磷阻燃剂，便能达到很好的阻燃效果。环氧体系中磷含量仅为２％时，即可达到ＵＬ９４－Ｖ０阻燃等级，而卤素的含量需达到９％－２３％才能达到同等阻燃效果；而且磷系阻燃剂对环境友好。因此，学术界和工业界对含磷环氧树脂的开发不遗余力。

磷系阻燃剂的阻燃作用机理可分为凝聚相机理和气相机理。凝聚相机理主要表现在：在反应过程中生成具有强脱水性的聚磷酸，使含氧有机物迅速脱水碳化，其生成的碳化物具有三维空间的致密结构而不易燃烧；聚磷酸除了能有效地抑制聚合物固相中碳的氧化外，本身又是一种不易挥发的稳定化合物，非常粘稠，覆盖于被燃物表面，形成一层良好的薄膜状物质，阻碍氧气向反应区扩散，起了隔绝效应；改变某些可燃物的热分解途径，减少可燃性逸出物的生成，同时还有促使焦炭生成量增加的作用。气相机理分物理和化学两个方面：物理方面的作用主要是指阻燃剂在高温下会分解出某些难燃气体，使可燃性气体的浓度降低，或者由于这些难燃气体比重大，将燃烧体笼罩住起隔绝效应；化学方面的作用主要是淬灭聚合物热解产生的高活性自由基Ｈ・和ＨＯ・，改变热氧化分解的反应能量，从而使燃烧的链锁反应中断等。

将磷引入环氧树脂的方法有两种：一种是通过物理的方法引入到聚合物中，即添加型的阻燃剂，阻燃剂和被阻燃剂和被阻燃物之间不发生化学反应，仅仅是一种单纯的混和与分散过程，对于工业应用来说，这种方法最大的优点就是经济、方便，但是它又存在着阻燃剂和聚合物的相容性差，使聚合物的机械性能降低等，限制了它的应用；另一种是通过化学键将磷引入环氧树脂体系中，即反应型的阻燃剂，这种方法的主要优点是达到持久的阻燃效果的同时，可以保持树脂原有的热学性质，如玻璃化转变温度，力学机械性能，如拉伸强度等。

由于分子设计上的限制，反应型阻燃剂的磷含量不能达到人们所期望的那样高，这就限制了反应型阻燃剂的应用，尤其是在一些对阻燃性能要求很严格的场所，在此基础上，如何进一步提高磷系阻燃剂的阻燃性能就成为人们所关注的重点，因此，人们就研究了磷和其它元素的协同阻燃效应，如磷－氮体系、磷－硅体系等等。磷－硅体系在燃烧过程中，磷的存在形成了炭渣，硅的存在使炭渣的热稳定性提高，首先制备了一种主干上含有磷的环氧树脂，然后用含硅的固化剂来固化，从而将磷和硅同时引入环氧体系中，结果表明，将磷和硅同时引入环氧树脂中可以使ＬＯＩ值从２６上升到３６，如果用硅氧烷来代替硅烷可以进一步地提高磷－硅协同效应。

结语

总之，阻燃型环氧体系正向高效、低烟、低毒方向发展，同时要求其不致劣化树脂体系的加工性能和固化物的物理机械性能。磷系阻燃剂的性能符合上述要求，而且将逐渐取代传统的卤素阻燃剂，但是由于磷有机化学发展尚不充分，在环氧体系中通过Ｐ—Ｃ键合作用将磷引入，尤其是在芳环上引入磷，即最大限度地避免磷的引入而造成的对固化物物理性能的影响，面临许多问题待探讨；含磷阻燃体系的阻燃作用机理也需进一步探讨；含磷化合物一般也有毒，如何解决含磷环氧固化物的处理和再使用，需要开展进一步的研究。

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